Ekstremitāšu proporcijas un locītavu sviras pietupienos un vilkmē

Individuālās ekstremitāšu un rumpja proporcijas maina pleca spēka momentus, locītavu griezes momentus un rumpja noliekumu, kas nepieciešams, lai noturētu stieni līdzsvarā virs pēdas vidusdaļas pietupienos un vilkmēs [1, 20]. Relatīvi garāki augšstilba kauli vai īsāks rumpis palielina rumpja noliekšanos uz priekšu un pārvirza mehānisko slodzi uz gūžas ekstenzoriem un mugurkaula jostas daļu, turpretī garāks rumpis un īsāki augšstilba kauli ļauj saglabāt vertikālāku pozu, kas palielina ceļa ekstenzoru slodzi [1, 5, 20]. Tomēr segmentu kopējais garums ir tikai viena no celšanas mehānikas sastāvdaļām; locītavu iekšējā morfoloģija (piemēram, femorālā versija un acetabulārā orientācija) un potītes mobilitāte bieži vien spēlē tikpat nozīmīgu vai pat lielāku lomu optimālas vingrinājumu izvēles un celšanas komforta noteikšanā [3, 11, 15, 18].

Segmentu garumi un sviras pleci pietupienos

Pietupiena laikā atbalsta virsmas reakcijas spēka vektoram jāpaliek līdzsvarotam virs atbalsta bāzes [1]. Rumpja noliekšana uz priekšu novirza šo vektoru uz priekšu, kas pagarina horizontālo spēka plecu līdz gūžai un palielina gūžas fleksijas momentu, vienlaikus samazinot ceļa fleksijas momentu [1]. Un otrādi — vertikālāka rumpja pozīcija pārvirza vektoru atpakaļ, palielinot ceļa fleksijas momentu un četrgalvainā muskuļa slodzi [1].

Biomehāniskā modelēšana rāda, ka segmentu garuma atšķirības maina šos locītavu spēkus [20]. Piemēram, modelēts 20% augšstilba kaula garuma pieaugums maina locītavu spēka plecus, radot 1571,09 N spēku ceļgalā no 400 Nm momenta un 1963 N spēku gūžā no 500 Nm momenta pie 0,2546 m spēka pleca [20]. Garāki augšstilba kauli novirza iegurni tālāk atpakaļ, liekot vai nu vairāk noliekt rumpi uz priekšu, vai arī vairāk virzīt ceļgalus uz priekšu, lai stienis atrastos centrēts [1, 3, 20].

Neskatoties uz plaši pievērsto uzmanību augšstilba kaula garumam, anatomiskā variācija populācijā ir salīdzinoši neliela [3]. Antropometriskie dati par vairāk nekā 1455 ekstremitātēm liecina, ka augšstilba kaula garums nemainīgi veido vidēji 26,5% līdz 27,0% no auguma garuma (ar standartnovirzi 0,4% līdz 0,6%) un ir 1,26 līdz 1,28 reizes lielāks par apakšstilba kaula garumu [3]. Aptuveni 95% pieaugušo ar vienādu augumu augšstilba kaula garums atšķiras ne vairāk kā par aptuveni 4 cm (~1,5 collām) [3]. Ģeometriskā modelēšana liecina, ka pat ekstrēmu augšstilba proporciju kompensēšanai, lai sasniegtu pietupiena dziļumu, nepieciešami tikai 3° līdz 6° papildu potītes dorsālās fleksijas — amplitūda, kas ir viegli sasniedzama vairāku nedēļu treniņu programmās, kuras regulāri uzlabo dorsālo fleksiju par 5° līdz 7° [3].

Potītes mobilitāte tieši ietekmē šos sviras plecus [18]. Pašsvara pietupieniem nepieciešama vidējā gūžas fleksija 95° ± 27° [18]. Lielāks potītes dorsālās fleksijas kustību diapazons ļauj apakšstilbam vairāk virzīties uz priekšu, kas palīdz noturēt rumpi vertikālāk un samazina nepieciešamo gūžas fleksiju un kompensējošo rumpja noliekumu zem slodzes [18].

Pietupienu variācijas, stieņa novietojums un stāja

Cēlāji bieži pielāgo stieņa novietojumu un stājas platumu, lai pielāgotos savas antropometrijas radītajām sviru prasībām [1, 5, 6]:

• Stieņa novietojums: Augstā stieņa (high-bar) pietupienos stieni novieto zem C7 skriemeļa, savukārt zemā stieņa (low-bar) pietupienos — pāri lāpstiņas šķautnei [6]. High-bar pietupieni veicina vertikālāku rumpi, dziļāku gala pozīciju un lielākus ceļa fleksijas leņķus 11 no 14 apskatītajiem pētījumiem, radot lielāku četrgalvainā muskuļa aktivāciju (vastus medialis un rectus femoris) un mazāku muguras taisnotājmuskuļu aktivitāti [5, 9]. Low-bar novietojums rada lielāku rumpja noliekšanos uz priekšu, palielinot iekšējo spēka plecu un muskuļu piepūli lielajā sēžas muskulī un jostas daļas taisnotājos [5, 9]. Kontrolētos salīdzinājumos 3-RM svari ir vislielākie low-bar pietupienos, kam seko high-bar un drošības stieņa (safety-bar) variācijas, savukārt safety-bar pietupieni rada lielāku ceļa ekstensijas momentu nekā low-bar pietupieni [5]. Priekšējie pietupieni (front squats) maksimāli palielina rumpja vertikalitāti, pie modelētas 1000 N slodzes ģenerējot 176,6 Nm gūžas griezes momentu (0,1766 m spēka plecs) un 247,7 Nm ceļa griezes momentu (0,2477 m spēka plecs), kā rezultātā četrgalvainais muskulis tiek aktivizēts ievērojami vairāk, bet jostas daļa — mazāk nekā mugurējos pietupienos [9, 20].
• Slodzes intensitātes ietekme: Stieņa svaram pieaugot no 70% līdz 1-RM, cēlāji dabiski pārvirza locītavu kopējos momentus no ceļgala un potītes uz gūžas ekstenzoriem, palielinot rumpja noliekšanos uz priekšu neatkarīgi no dziļuma [6, 7]. Trenētiem bodibilderiem, palielinot slodzi no 80% līdz 100% no 1-RM, ievērojami palielinās EMG aktivitāte vastus medialis un lielajā sēžas muskulī, vienlaikus palielinoties arī rumpja noliekumam [7].
• Stājas platums un pēdu pagrieziens: Standarta ieteikumi bieži paredz novietot papēžus plecu platumā ar pēdu pagriezienu uz āru līdz 10° [7]. Tomēr platāka stāja (150%–200% no plecu platuma) rada par 23% lielāku ceļa valgusa momentu un par 19%–37% lielāku gūžas ārējās rotācijas momentu, salīdzinot ar šauru vai vidēju stāju [1]. Pēdu pagriešana uz āru par 30° samazina ceļa valgusa momentu par 50%, palielina varusa momentu par 80%, samazina ārējās rotācijas momentu par 20% un palielina gūžas pievilcējmuskuļu aktivāciju no 13% no maksimālās brīvprātīgās izometriskās kontrakcijas (MVIC) neitrālā pozīcijā līdz 17% (pie 30° leņķa) un 23% (pie 50° leņķa) [1]. Trenažieros, piemēram, kāju presē, plata stāja palielina pievilcējmuskuļu un lielā sēžas muskuļa iesaisti, šaura stāja palielina četrgalvainā muskuļa iesaisti, savukārt muguras taisnotāju noslodze saglabājas minimāla, pateicoties ārējam rumpja atbalstam [9].

Antropometrijas ietekme uz vilkmes stila izvēli

Vilkmes vingrinājumos segmentu proporcijas ietekmē to, vai cēlājam ir mehāniskas priekšrocības klasiskajā (conventional) vai sumo vilkmē [10, 20]. Pie modelētas 1000 N slodzes klasiskā vilkme ar 0,4571 m spēka plecu ģenerē 457,1 Nm griezes momentu, salīdzinot ar 461,0 Nm, izmantojot 0,4610 m spēka plecu īsāku roku gadījumā [20].

Cilvēkiem bez iepriekšējas vilkmes pieredzes 1RM spēks pēc būtības neatšķiras starp klasisko un sumo variāciju [10]. Tomēr sēdus auguma attiecībai pret kopējo augumu ir būtiska apgriezta korelācija ar sumo un klasiskās vilkmes spēka attiecību (r = 0,297, p = 0,043) [10]. Tas norāda, ka indivīdiem ar relatīvi garāku rumpi attiecībā pret augumu parasti ir labāki rezultāti sumo vilkmē, turpretim indivīdiem ar īsāku rumpi labāk padodas klasiskā vilkme [10]. Vīriešiem kopējais kāju garums pozitīvi korelē ar absolūto 1RM spēku klasiskajā vilkmē, bet ne ar relatīvo spēku [10]. Sievietēm stāvus augums, kāju garums un roku garums negatīvi korelē ar relatīvo klasiskās vilkmes spēku, savukārt roku un kāju garuma attiecība neuzrāda būtisku korelāciju [10]. Turklāt, veicot atkārtojumus līdz spēku izsīkumam ar 60% no 1RM, sievietes abos vilkmes stilos veic ievērojami vairāk atkārtojumu nekā vīrieši [10].

Biomehāniskie salīdzinājumi atklāj atšķirīgas locītavu prasības starp abiem stiliem [10, 11, 15]:

• Kustību amplitūda un rumpja leņķis: Sumo vilkmei ir raksturīgs vertikālāks rumpis un par 20% līdz 25% mazāks stieņa vertikālais ceļš, salīdzinot ar klasisko vilkmi [10, 11, 15].
• Mugurkaula un ceļu noslodze: Klasiskā vilkme rada aptuveni par 10% lielāku mugurkaula ekstensijas slodzi uz muguras taisnotājmuskuļiem un rada lielākus L4–L5 bīdes spēkus [11, 15]. Turpretim sumo vilkme rada aptuveni trīs reizes lielāku ceļa ekstensijas momentu stieņa pacelšanas brīdī no grīdas, radot lielāku vastus medialis un vastus lateralis EMG aktivitāti [11].
• Gūžas ekstensijas prasības: Lai gan 2D modeļi liek domāt, ka sumo vilkme ievērojami samazina gūžas spēka plecus, 3D analīzes rāda, ka kopējā gūžas ekstensijas slodze starp stiliem ir gandrīz identiska [11, 15]. Tā kā gūžas ekstensija attiecībā pret augšstilba kaulu notiek gan sagitālajā, gan frontālajā plaknē, 3D femorālā spēka pleca garums saglabājas līdzīgs gan klasiskajā, gan sumo vilkmē [11, 15].

Gūžas morfoloģijas izšķirošā loma

Lai gan ārējās segmentu proporcijas sniedz vispārēju priekšstatu, iekšējā skeleta arhitektūra bieži vien nosaka indivīda mehāniskās spējas un kustību toleranci [11, 15]. Gūžas locītavas strukturālās variācijas ietver locītavas iedobes dziļumu, locītavas iedobes (acetabulum) novietojumu, inklinācijas leņķi un femorālo versiju [11, 15]. Piemēram, coxa vara parasti ir piemērotāka klasiskās vilkmes mehānikai, savukārt coxa valga labāk atbilst platajas stājas sumo vilkmes mehānikai [11].

Femorālajai versijai — leņķim starp augšstilba kaula kakliņu un locītavas pauguriem (kondiļiem) — piemīt plaša dabiskā variācija [13, 15]. Normāla femorālā versija svārstās no 10° līdz 25°, taču anatomiskais skrīnings rāda, ka tikai 48% gūžu iekļaujas šajā diapazonā [15]. Atlikušajiem 52% vērojama malversija: 5% izteikti samazināta (retroversija), 17% mēreni samazināta, 18% mēreni palielināta un 12% izteikti palielināta (anteversija, >35°) [15]. Turklāt pastāv iegurņa arhitektūras atšķirības starp dzimumiem: cisdzimuma sievietēm, salīdzinot ar cisdzimuma vīriešiem, ir par 9,3% šaurāka locītavas sprauga, lielāka acetabulārā anteversija un lielāka acetabulārā inklinācija [15].

Patiesa gūžas anteversija (augšstilba kaula kakliņš ir rotēts uz priekšu >15° attiecībā pret kondiļu plakni) sastopama aptuveni 8% līdz 10% populācijas, un to var klīniski noteikt ar Kreiga (Craig) testu, kad iekšējā rotācija sasniedz ≥15° neitrālā stāvoklī [13]. Indivīdiem ar antevertētām gūžām vingrinājumi, kuros nepieciešama izteikta gūžas atvilkšana (abdukcija) un ārējā rotācija — piemēram, plata stājas pietupieni vai sumo vilkme —, palielina acetabulārās neatbilstības un kaulu sadursmes risku [13]. Šādos gadījumos klasiskā vilkme vai vilkme ar heksagonālo stieni (trap bar) ir mehāniski drošāka un efektīvāka alternatīva [13].